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多级双向链表中，除了指向下一个节点和前一个节点指针之外，它还有一个子链表指针，可能指向单独的双向链表。这些子列表也可能会有一个或多个自己的子项，依此类推，生成多级数据结构，如下面的示例所示。

给你位于列表第一级的头节点，请你扁平化列表，使所有结点出现在单级双链表中。

 

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5,6,null,null,null,7,8,9,10,null,null,11,12]
输出：[1,2,3,7,8,11,12,9,10,4,5,6]
解释：

输入的多级列表如下图所示：



扁平化后的链表如下图：


示例 2：

输入：head = [1,2,null,3]
输出：[1,3,2]
解释：

输入的多级列表如下图所示：

  1---2---NULL
  |
  3---NULL
示例 3：

输入：head = []
输出：[]
 

如何表示测试用例中的多级链表？

以 示例 1 为例：

 1---2---3---4---5---6--NULL
         |
         7---8---9---10--NULL
             |
             11--12--NULL
序列化其中的每一级之后：

[1,2,3,4,5,6,null]
[7,8,9,10,null]
[11,12,null]
为了将每一级都序列化到一起，我们需要每一级中添加值为 null 的元素，以表示没有节点连接到上一级的上级节点。

[1,2,3,4,5,6,null]
[null,null,7,8,9,10,null]
[null,11,12,null]
合并所有序列化结果，并去除末尾的 null 。

[1,2,3,4,5,6,null,null,null,7,8,9,10,null,null,11,12]
 

提示：

节点数目不超过 1000
1 <= Node.val <= 10^5


来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/flatten-a-multilevel-doubly-linked-list
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*/

#include "../stdc++.h"

// Definition for a Node.
class Node {
public:
    int val;
    Node* prev;
    Node* next;
    Node* child;
};

class Solution {
public:
    Node* flatten(Node* head) {
        dfs(head);
        return head;
    }
private:
    Node* dfs(Node* node) {
        Node* cur{node};
        Node* last{nullptr}; // 记录链表的最后一个节点
        while (cur != nullptr) {
            Node* next = cur->next;
            if (cur->child) {
                Node* child_last = dfs(cur->child);

                // 将 node 与 child 相连
                cur->next = cur->child;
                cur->child->prev = cur;

                // 将 last 与 next 相连
                if (next) {
                    child_last->next = next;
                    next->prev = child_last;
                }

                // 将 child 置空
                cur->child = nullptr;
                last = child_last;
            } else {
                last = cur; // 当前节点没有孩子
            }
            cur = next;
        }
        return last;
    }
};